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greensea
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wCaptcha, 一个基于工作量证明的 CAPTCHA

  •  1
     
  •   greensea ·
    greensea · 2023-01-20 14:39:06 +08:00 · 5626 次点击
    这是一个创建于 433 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    CAPTCHA 就是所谓的验证码,不过这个基于工作量证明的验证码可以不要求用户进行操作,在后台就可以默默地完成。

    这个验证码的核心在于,用工作量证明的方式取代了要求用户进行一些操作,来证明客户端是一个人类。不过这个验证码其实并不能区分客户端是不是人类,它的主要目的是防止大量的恶意请求,比如爆破用户名密码、爬虫之类。

    对于一个普通用户来说,花几秒钟的时间做一个计算,然后再提交表单,这是完全可以接受的,可是对于爬虫或者登录接口爆破之类的机器人来说,如果每发一个请求就要花两三秒的 CPU 时间,这就完全不可接受了。

    工作量证明算法使用了不可并行加速的算法,也就是说,显卡加速是废的,多核计算也是废的(除非同时对一个接口发送多个请求,但这样的请求是非正常的,很容易过滤掉)。

    网站在这里: https://wcaptcha.pingflash.com 如果担心数据安全,可以直接用源码私有化部署。

    至于算法细节之类的东西,都可以在网站上找到,我就不在这里废话了。

    46 条回复    2023-02-20 16:07:28 +08:00
    oott123
        1
    oott123  
       2023-01-20 14:41:23 +08:00
    不如说说在浏览器端你这个提交一次要算多久,在 native 平台下要算多久
    xiangyuecn
        2
    xiangyuecn  
       2023-01-20 14:45:41 +08:00
    禁止掩耳盗铃😂
    greensea
        3
    greensea  
    OP
       2023-01-20 14:53:21 +08:00
    @oott123 浏览器用 WASM 计算,速度是原生的 1/6 。计算量是可调整的,于是在实践中可以在用户开始填写表单的时候就进行计算,花个 6s 出结果,这样对于机器人来说,每个请求就要花费 1s 的 CPU 时间
    shortmund
        4
    shortmund  
       2023-01-20 15:03:03 +08:00
    抖个机灵,这个方案不环保😂
    sunshower
        5
    sunshower  
       2023-01-20 15:10:33 +08:00 via Android
    标题差点以为用验证码挖矿了
    zenxds
        6
    zenxds  
       2023-01-20 15:10:50 +08:00   ❤️ 2
    证明客户端是一个人类?跑一个 headless 浏览器就绕过了。另外黑产的机器性能很多都是非常好的,最后拦不住黑产反而降低了普通用户的体验,还容易被误解为挖矿
    mxT52CRuqR6o5
        7
    mxT52CRuqR6o5  
       2023-01-20 15:13:57 +08:00
    对于单个验证码是不能并行,但我可以获取多个验证码去并行
    greensea
        8
    greensea  
    OP
       2023-01-20 15:15:42 +08:00
    @sunshower 其实我也是受另一个 CAPTCHA 的启发,那个 CAPTCHA 用纯 hash 的方式做计算量证明,我有点怀疑它在挖矿,不过我也没细看它的源码就是了。
    @zenxds 用 headless 不如直接上原生程序,速度更快。另外这个验证码的目标是过滤掉那种需要大量发送请求的用户,对于其他类型的恶意用户是无能为力的
    greensea
        9
    greensea  
    OP
       2023-01-20 15:21:47 +08:00
    @mxT52CRuqR6o5 是的,这是一个弱点,不过在具体实践上可以做点额外的工作。

    比如爆破某个账户,可以根据账户名,限制同一时间只能提交一个工作量证明,工作量证明提交之后,此前产生的所有工作量证明问题直接失效,这样就没法针对这个账户做并发请求了。

    这个验证码其实也就是一个很基础的框架而已,最好还是结合业务的实际情况来适配一下,效果才好。
    Jirajine
        10
    Jirajine  
       2023-01-20 15:27:18 +08:00
    1/6 wasm 的性能还这么差啊
    这种纯计算 效率至少不应低于现代虚拟化技术的 80%到 90%。
    IvanLi127
        11
    IvanLi127  
       2023-01-20 15:31:05 +08:00 via Android
    这个方案配合业务做成无感知的,用户体验就挺好。要是能让 wasm 和 native 速度上相当就好了,不然感觉有点事倍功半?哈哈
    patrickyoung
        12
    patrickyoung  
       2023-01-20 15:34:25 +08:00 via iPhone
    上一个这么干的已经凉了,叫 coinhash 还是什么的挖矿验证码
    mcfog
        13
    mcfog  
       2023-01-20 15:40:51 +08:00 via Android   ❤️ 3
    captcha 其实是个缩写 t 是图灵的 t
    把工作量证明的 w 放前面这个名字有点黑色幽默
    毕竟能跑得动工作量证明的那么多计算的,反而是机器
    FakerLeung
        14
    FakerLeung  
       2023-01-20 17:07:29 +08:00
    太不环保了。。。
    greensea
        15
    greensea  
    OP
       2023-01-20 17:38:28 +08:00
    @Jirajine @IvanLi127 我也没想到 wasm 速度居然差这么多,测试下来也是出乎我的意料。wasm 这边是直接丢进 gmp-wasm 里面计算的,具体的计算也就是连续几百万次平方取模,看起来也没什么复杂的东西会导致两边的性能差距。现在我觉得最大的可能是原生代码可以直接利用 CPU 的指令集特性,而编译成 wasm 的 gmp 只能用乘法器和除法器死算
    c0xt30a
        16
    c0xt30a  
       2023-01-20 17:45:05 +08:00
    除非你的网站是无可替代的,不然用户真的没必要忍受 captcha 。这种在用户的浏览器上运行的 '挖矿' chapcha 尤甚。

    昨晚在 techmania 购物跳转到登陆页面准备付款的时候碰到了三次 captcha 验证,然后我直接换别的网站下单了,虽然贵了几十瑞郎。
    Sainnhepark
        17
    Sainnhepark  
       2023-01-20 18:26:06 +08:00 via Android
    那为啥不直接采用延时的方式来验证呢?提交 captcha 后,服务端隔一段时延发送回确认消息,这样也不需要消耗客户端的 CPU 。
    IvanLi127
        18
    IvanLi127  
       2023-01-20 19:10:53 +08:00 via Android
    @Sainnhepark 用延迟的话,那拿几个代理 ip 并行请求,不就绕过去了?
    kisshere
        19
    kisshere  
       2023-01-20 20:10:27 +08:00 via Android
    搜索引擎蜘蛛可能会认为你在恶意挖矿
    maggch97
        20
    maggch97  
       2023-01-20 20:12:40 +08:00 via Android
    @Sainnhepark 哈哈,你说的太对了。我感觉可以结贴了


    @IvanLi127 两个做法是完全等价,如果有问题,那也是相互都有的问题
    jonathon523
        21
    jonathon523  
       2023-01-20 20:35:12 +08:00 via Android
    这种实现是不是感觉还不如 Cloudflare 的检测浏览器是否异常的验证码呢?感觉反而会让用户体验更差。
    Sainnhepark
        22
    Sainnhepark  
       2023-01-20 20:50:46 +08:00 via Android
    @maggch97 不,并不等价,我觉得 18 楼说得有道理。比如我设定时延是 3s ,那么拿 5 个 IP 做代理,通过 captcha 的平均时间就变成了 0.6 秒,IP 越多通过 captcha 的平均时间就越快。但 OP 的这个思路就不会存在这个问题,IP 越多服务器的 CPU 占用就越高,直到满载。
    greensea
        23
    greensea  
    OP
       2023-01-20 21:14:29 +08:00   ❤️ 2
    统一回复一下大家比较关注的点:

    1. 关于 CAPTCHA 太多影响体验的问题,其实这个 CAPTCHA 是可以在后台运行的,初衷之一就是为了解决需要用户交互的问题,用户开始填表单的时候就开始计算,等用户填完表单了也算完了,这时候直接提交就行,不需要输个验证码或者选个图片之类的麻烦操作

    2. 这个 CAPTCHA 的核心思路是,每个请求都必须消耗一定的 CPU 资源,如果想要发起很多请求,那么就要消耗很多 CPU 资源,攻击者的成本就上去了

    3. 这个 CAPTCHA 也不是什么银弹,可以一劳永逸地解决人机验证问题,它可以应付的情况仅限于恶意攻击需要发起大量请求的情况,使用场景还是有一定限制的
    mason961125
        24
    mason961125  
       2023-01-20 21:34:08 +08:00 via Android
    coinhive 都倒闭几年了
    learningman
        25
    learningman  
       2023-01-20 23:31:56 +08:00
    认真的吗,Ryzen 3600 跑你的 demo 差不多得要 2 分钟
    cyp0633
        26
    cyp0633  
       2023-01-21 00:15:17 +08:00 via Android
    @learningman 不正常吧,我在手机浏览器上跑都不用五秒
    oott123
        27
    oott123  
       2023-01-21 00:37:32 +08:00 via Android
    1/6 太差了,至少也要 1/2 才可以接受吧。考虑到用户可能用的是个破手机,而且你的 pow 有效期不宜太长,没法真的在开始填表的时候算——否则用户提交上去的时候就过期了。
    Aloento
        28
    Aloento  
       2023-01-21 01:50:48 +08:00
    我的评价是你不如拿用户的资源干点正事
    AkaGhost
        29
    AkaGhost  
       2023-01-21 02:12:59 +08:00 via Android
    之前我用 coinbase 还是 coinhash ,总之是一个挖 XMR 的验证码,和楼主的想法完全一致。后来谁挂这个验证码,Google 就给哪个网站标红,最后还跑路了。
    WuSiYu
        30
    WuSiYu  
       2023-01-21 06:04:27 +08:00
    之前也想过这种,不过还是不太现实,这个计算虽然单个没法并行,但也不需要,完全可以攒一堆然后批量跑。
    用 GPU 一秒估计能跑几千几万个,甚至因为这个计算的访存压力极小,都能跑满理论 TOPS 性能,相比没有这个工作量证明,爬虫仅仅是多了个 GPU 的成本
    lslqtz
        31
    lslqtz  
       2023-01-21 07:51:18 +08:00 via iPhone
    1. 思路很不错, 通过提高验证成本来提高机器人的并发难度, 不过核心变成了反破解. 对于大规模批量采集, 会显著增加采集成本, 提高采集时间.
    2. 理想情况下, 无论算力如何, 都应该具有相似的时间消耗, 即计算量需要是可变的, 以防止较好的硬件非常快的取得结果.
    3. 关于环保问题, 顺便挖个矿其实也是非常可取的.
    4. 验证码的并发限制是个很基本的东西, 配合 IP 库判定代理可以取得更好的效果.
    leonshaw
        32
    leonshaw  
       2023-01-21 09:56:01 +08:00   ❤️ 1
    工作量浪费了,不如直接改成用户支付一定虚拟货币才能登录
    learningman
        33
    learningman  
       2023-01-21 11:52:29 +08:00 via Android
    @cyp0633 应该是 edge 节能模式的问题? CPU 只跑了 10%左右
    lambdaq
        34
    lambdaq  
       2023-01-21 12:59:57 +08:00
    计算量我觉得太费电了。。有没有不费电但是需要 2G 内存的。。。?
    Showfom
        35
    Showfom  
       2023-01-21 14:50:53 +08:00
    @patrickyoung #12 叫 Coinhive 已经倒闭了
    iqoo
        36
    iqoo  
       2023-01-21 15:17:05 +08:00
    1/6 太低了,其实有办法 100% 的。
    xenme
        37
    xenme  
       2023-01-21 15:32:20 +08:00 via iPhone
    之前看到一个类似的,客户端计算耗时较长,服务端验证很快,主要是防爆破,不一定要挖矿
    greensea
        38
    greensea  
    OP
       2023-01-21 16:39:14 +08:00
    继续回复大家关注的点:

    1. 关于 GPU 加速的问题,虽然说可以用 GPU 对多个工作量证明进行并行计算,但是平摊下来每条流水线的速度估计会很慢(关于这一点我没证实过,只是纯推测),这样就没法在一定时间内算出结果了。另外之前也回复过了,对于多个请求进行并发计算,这验证码是没法直接防住的,需要根据具体业务做一点额外的工作。

    2. 关于是否能有不消耗 CPU 而是消耗内存的算法。这种算法肯定是有的,不过我还没有研究过,过段时间可以翻一翻论文找找。

    3. 大家别看到工作量证明就想到挖矿哈,客户端算个几秒钟不算什么消耗嘛,该消耗的 CPU 还是该消耗的嘛,就像谷歌一次就要排放多少克碳,可我们该搜索也还是要搜索嘛。传统的需要交互的验证码,虽然不用消耗 CPU ,可却消耗了用户的生命不是嘛
    greensea
        39
    greensea  
    OP
       2023-01-21 16:39:38 +08:00
    @iqoo 愿闻其详,wasm 已经是我能找到的在浏览器里面计算最快的方法了
    hanbing135
        40
    hanbing135  
       2023-01-21 23:20:32 +08:00
    没太看懂
    iqoo
        41
    iqoo  
       2023-01-22 15:01:50 +08:00
    @greensea PoW 有很多方案,直接用浏览器原生的 Crypto API 也可以。
    devliu1
        42
    devliu1  
       2023-01-23 21:54:44 +08:00
    https://github.com/mCaptcha/mCaptcha 另一个开源的 PoW Captcha 方案
    greensea
        43
    greensea  
    OP
       2023-01-24 11:05:42 +08:00
    @iqoo 新年好。我看了一下 Crypto API ,它提供的主要是密码学相关的高级函数,而这个验证码的计算只是简单的乘法取模,没法使用 Crypto API 进行加速。
    PoW 是有很多方案,但是这里需要选择一个可以抵抗并行加速的方案,否则攻击者用显卡就可以轻松绕过了。

    @devliu1 新年快乐。实际上我就是受 mCaptcha 的启发,wCaptcha 和它的思路是一样的。区别在于,mCaptcha 的方案是普通的连续哈希,这就给显卡加速留下了可乘之机。
    不知道它现在有没有更新算法,现在 mCaptcha 的网站似乎挂了,回头我再去看看它有没有更新。
    Thiece
        44
    Thiece  
       2023-01-28 03:52:29 +08:00
    @greensea
    「工作量证明算法使用了不可并行加速的算法」是指 SIMD 或者 MIMD 吗?
    greensea
        45
    greensea  
    OP
       2023-01-28 14:13:19 +08:00
    @Thiece 不是,具体算法就是计算连续平方取模,因为后面的计算依赖前面的结果,所以没法并行加速。类似连续哈希
    RadishWind
        46
    RadishWind  
       2023-02-20 16:07:28 +08:00
    赞, 最近在学习 web3, 发现之前 coinhive 的验证码用的好像就是类似的技术 刚好找到了楼主的帖子
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